Pada akhir musim bunga tahun 1906, Alexander Gavrilovich Gurvich, pada pertengahan tahun tiga puluhan sudah menjadi saintis terkenal, telah dimobilisasi dari tentera. Semasa perang dengan Jepun, dia bertugas sebagai doktor di rejimen belakang yang ditempatkan di Chernigov. (Di sanalah Gurvich, dengan kata-katanya sendiri, "melarikan diri dari kemalasan paksa," menulis dan menggambarkan "Atlas dan esei mengenai embrio vertebrata," yang diterbitkan dalam tiga bahasa dalam tiga tahun ke depan). Sekarang dia pergi bersama isteri muda dan anak perempuannya untuk musim panas ke Rostov the Great - kepada ibu bapa isterinya. Dia tidak mempunyai pekerjaan, dan dia masih tidak tahu sama ada dia akan tinggal di Rusia atau akan pergi ke luar negara lagi.
Di belakang Fakulti Perubatan Universiti Munich, pertahanan tesis, Strasbourg dan Universiti Bern. Saintis muda Rusia itu sudah biasa dengan banyak ahli biologi Eropah; eksperimennya sangat dihargai oleh Hans Driesch dan Wilhelm Roux. Dan sekarang - tiga bulan pengasingan lengkap dari kerja ilmiah dan hubungan dengan rakan sekerja.
Musim panas ini A. G. Gurvich merenungkan pertanyaan, yang dia sendiri rumuskan sebagai berikut: "Apa maksudnya saya menyebut diri saya sebagai ahli biologi, dan sebenarnya, apa yang saya ingin tahu?" Kemudian, dengan mempertimbangkan proses spermatogenesis yang dikaji dan diilustrasikan secara menyeluruh, dia sampai pada kesimpulan bahawa inti dari manifestasi makhluk hidup terdiri dari hubungan antara peristiwa individu yang berlaku secara serentak. Ini menentukan "sudut pandang" dalam biologi.
Warisan bercetak A. G. Gurvich - lebih daripada 150 makalah ilmiah. Sebahagian besar dari mereka diterbitkan dalam bahasa Jerman, Perancis dan Inggeris, yang dimiliki oleh Alexander Gavrilovich. Karyanya meninggalkan tanda cerah dalam embriologi, sitologi, histologi, histofisiologi, biologi umum. Tetapi mungkin betul untuk mengatakan bahawa "arah utama kegiatan kreatifnya adalah falsafah biologi" (dari buku "Alexander Gavrilovich Gurvich. (1874-1954)". Moscow: Nauka, 1970).
A. G. Gurvich pada tahun 1912 adalah yang pertama memperkenalkan konsep "bidang" ke dalam biologi. Perkembangan konsep bidang biologi adalah tema utama karyanya dan berlangsung lebih dari satu dekad. Selama ini, pandangan Gurvich mengenai sifat bidang biologi telah mengalami perubahan yang mendalam, tetapi mereka selalu membincangkan bidang tersebut sebagai faktor tunggal yang menentukan arah dan keteraturan proses biologi.
Tidak perlu dikatakan, nasib yang menyedihkan menanti konsep ini pada setengah abad akan datang. Terdapat banyak spekulasi, penulis yang mengaku telah memahami sifat fizikal yang disebut "biofield", seseorang segera melakukan untuk merawat orang. Sebilangan merujuk kepada A. G. Gurvich, tanpa repot-repot sama sekali dengan usaha menyelidiki makna karyanya. Majoriti tidak mengetahui tentang Gurvich dan, untungnya, tidak merujuk, kerana tidak juga istilah "biofield" itu sendiri, atau juga pelbagai penjelasan mengenai tindakannya oleh A. G. Gurvich tidak mempunyai hubungan. Walaupun begitu, hari ini kata-kata "bidang biologi" menimbulkan keraguan yang tidak tersembunyi dalam kalangan pendidik yang berpendidikan. Salah satu tujuan artikel ini adalah untuk memberitahu pembaca kisah sebenar idea bidang biologi dalam sains.
Apa yang menggerakkan sel
Video promosi:
A. G. Gurvich tidak berpuas hati dengan keadaan biologi teori pada awal abad ke-20. Dia tidak tertarik dengan kemungkinan genetik formal, karena dia menyedari bahawa masalah "penularan keturunan" pada dasarnya berbeda dari masalah "pelaksanaan" sifat-sifat dalam tubuh.
Mungkin tugas utama biologi hingga hari ini adalah mencari jawapan untuk pertanyaan "kekanak-kanakan": bagaimana makhluk hidup dalam semua kepelbagaian mereka timbul dari bola mikroskopik sel tunggal? Mengapa sel-sel pembahagi tidak berbentuk koloni kental yang tidak berbentuk, tetapi struktur organ dan tisu yang kompleks dan sempurna? Dalam mekanik perkembangan pada masa itu, pendekatan kausal-analisis yang diusulkan oleh W. Ru diadopsi: pengembangan embrio ditentukan oleh banyak hubungan kausal yang kaku. Tetapi pendekatan ini tidak sesuai dengan hasil eksperimen G. Driesch, yang membuktikan bahawa eksperimen yang menyebabkan penyimpangan tajam mungkin tidak mengganggu perkembangan yang berjaya. Pada masa yang sama, bahagian tubuh individu tidak terbentuk dari struktur yang normal - tetapi ia terbentuk!Dengan cara yang sama, dalam eksperimen Gurvich sendiri, walaupun dengan sentrifugasi intensif telur amfibia, yang melanggar strukturnya yang dapat dilihat, pengembangan lebih lanjut berjalan sama - yaitu, ia berakhir dengan cara yang sama seperti telur utuh.
Gambar: 1 Angka A. G. Gurvich dari karya tahun 1914 - gambar skema lapisan sel di tiub saraf embrio hiu. 1 - konfigurasi awal formasi (A), konfigurasi berikutnya (B) (garis tebal - bentuk yang diperhatikan, putus-putus), 2 - asal (C) dan konfigurasi yang diperhatikan (D), 3 - awal (E), diramalkan (F). Garis tegak lurus menunjukkan sumbu panjang sel - "jika anda membina lengkung tegak lurus dengan paksi sel pada saat perkembangan tertentu, anda dapat melihat bahawa ia bertepatan dengan kontur tahap perkembangan kawasan ini kemudian"
A. G. Gurvich melakukan kajian statistik mitosis (pembahagian sel) di bahagian simetri embrio yang sedang berkembang atau organ individu dan membuktikan konsep "faktor normalisasi", dari mana konsep bidang kemudian berkembang. Gurvich menetapkan bahawa satu faktor mengawal gambaran keseluruhan taburan mitosis di bahagian embrio, tanpa menentukan masa dan lokasi tepat dari masing-masing. Tidak diragukan lagi, premis teori bidang terkandung bahkan dalam formula terkenal Driesch "kemungkinan nasib suatu elemen ditentukan oleh kedudukannya secara keseluruhan." Gabungan idea ini dengan prinsip normalisasi membawa Gurvich ke pemahaman ketertiban dalam kehidupan sebagai "subordinasi" unsur-unsur ke satu keseluruhan - berbanding dengan "interaksi" mereka. Dalam karyanya "Keturunan sebagai proses pelaksanaan" (1912), dia pertama kali mengembangkan konsep bidang embrio - morph. Sebenarnya, itu adalah cadangan untuk memecahkan lingkaran setan: untuk menjelaskan kemunculan heterogenitas di antara unsur-unsur awalnya homogen sebagai fungsi kedudukan elemen dalam koordinat spasial keseluruhan.
Selepas itu, Gurvich mula mencari rumusan undang-undang yang menggambarkan pergerakan sel dalam proses morfogenesis. Dia mendapati bahawa semasa perkembangan otak pada embrio hiu, "sumbu panjang sel lapisan dalam epitelium saraf berorientasi pada waktu tertentu tidak tegak lurus dengan permukaan pembentukan, tetapi pada sudut (15-20 '). Orientasi sudut adalah semula jadi: jika anda membina lengkung tegak lurus dengan paksi sel pada saat perkembangan tertentu, anda dapat melihat bahawa ia akan bertepatan dengan kontur tahap perkembangan kawasan ini kemudian”(Gbr. 1). Nampaknya sel-sel "tahu" di mana untuk bersandar, di mana meregangkan untuk membina bentuk yang diinginkan.
Untuk menjelaskan pemerhatian ini, A. G. Gurvich memperkenalkan konsep "force force" yang bertepatan dengan kontur permukaan akhir rudiment dan memandu pergerakan sel. Namun, Gurvich sendiri menyedari ketidaksempurnaan hipotesis ini. Selain kerumitan bentuk matematik, dia tidak puas dengan "teleologi" konsep (sepertinya menundukkan pergerakan sel ke bentuk yang tidak ada, masa depan). Dalam karya berikutnya "Mengenai konsep medan embrio" (1922) "konfigurasi akhir dari rudimen dianggap bukan sebagai permukaan gaya yang menarik, tetapi sebagai permukaan medan yang kuat dari sumber titik." Dalam karya yang sama, konsep "medan morfogenetik" diperkenalkan untuk pertama kalinya.
Ultraviolet biogenik
"Asas dan akar masalah mitogenesis diletakkan pada minat saya yang tidak pernah putus dalam fenomena karyokinesis yang ajaib (ini adalah bagaimana mitosis dipanggil kembali pada pertengahan abad yang lalu. - Catatan Ed.)", Tulis A. G. Gurvich pada tahun 1941 dalam catatan autobiografinya. "Mitogenesis" - istilah kerja yang dilahirkan di makmal Gurvich dan segera digunakan secara umum, setara dengan konsep "radiasi mitogenetik" - sinaran ultraviolet yang sangat lemah dari tisu haiwan dan tumbuhan, merangsang proses pembelahan sel (mitosis).
A. G. Gurvich sampai pada kesimpulan bahawa perlu untuk mempertimbangkan mitosis pada benda hidup bukan sebagai peristiwa terpencil, tetapi secara agregat, sebagai sesuatu yang diselaraskan - sama ada mitosis fasa pertama pembelahan oosit atau penyusunan yang kelihatan secara rawak pada tisu haiwan atau tumbuhan dewasa. Gurvich percaya bahawa hanya pengiktirafan integriti organisma yang memungkinkan untuk menggabungkan proses tahap molekul dan sel dengan ciri topografi penyebaran mitosis.
Sejak awal tahun 1920-an A. G. Gurvich mempertimbangkan pelbagai kemungkinan pengaruh luaran yang merangsang mitosis. Dalam bidang penglihatannya adalah konsep hormon tumbuhan, dikembangkan pada masa itu oleh ahli botani Jerman, G. Haberlandt. (Dia meletakkan buburan sel-sel yang dihancurkan pada tisu tumbuhan dan mengamati bagaimana sel-sel tisu mula membelah dengan lebih aktif.) Tetapi tidak jelas mengapa isyarat kimia tidak mempengaruhi semua sel dengan cara yang sama, mengapa, katakanlah, sel-sel kecil membelah lebih kerap daripada yang besar. Gurvich mencadangkan bahawa keseluruhan intinya adalah pada struktur permukaan sel: mungkin, pada sel muda, elemen permukaan disusun dengan cara yang istimewa, sesuai untuk persepsi isyarat, dan ketika sel tumbuh, organisasi ini terganggu. (Sudah tentu, masih belum ada konsep reseptor hormon.)
Walau bagaimanapun, jika andaian ini betul dan penyebaran spasial beberapa elemen penting untuk persepsi isyarat, anggapan itu menunjukkan bahawa isyarat itu mungkin tidak bersifat kimia, tetapi bersifat fizikal: sebagai contoh, sinaran yang mempengaruhi beberapa struktur permukaan sel adalah resonan. Pertimbangan-pertimbangan ini akhirnya disahkan dalam eksperimen yang kemudian menjadi terkenal.
Gambar: 2 Induksi mitosis di hujung akar bawang (gambar dari karya "Das Problem der Zellteilung physiologisch betrachtet", Berlin, 1926). Penjelasan dalam teks.
Berikut adalah penerangan mengenai eksperimen ini, yang dilakukan pada tahun 1923 di Crimean University. Akar pemancar (induktor), disambungkan ke mentol, diperkuat secara mendatar, dan ujungnya diarahkan ke zon meristem (iaitu ke zon percambahan sel, dalam hal ini juga terletak di dekat ujung akar. - Ed. Catatan) akar (pengesan) kedua yang serupa tetap tegak. Jarak antara akar adalah 2-3 mm”(Gambar 2). Pada akhir paparan, akar yang dirasakan tepat ditandai, diperbaiki, dan dipotong menjadi serangkaian bahagian membujur yang berjalan selari dengan medial medial. Bahagian-bahagian tersebut diperiksa di bawah mikroskop dan jumlah mitosis dihitung pada sisi penyinaran dan kawalan.
Pada masa itu sudah diketahui bahawa perbezaan antara jumlah mitosis (biasanya 1000-2000) di kedua-dua bahagian hujung akar biasanya tidak melebihi 3-5%. Oleh itu, "kelebihan yang signifikan, sistematik, sangat terhad dalam jumlah mitosis" di zon tengah akar yang memahami - dan inilah yang dilihat oleh para penyelidik pada bahagian - yang tidak dapat disangkal membuktikan pengaruh faktor luaran. Sesuatu yang berasal dari hujung akar induktor memaksa sel akar pengesan untuk membelah dengan lebih aktif (Gamb. 3).
Penyelidikan lebih lanjut dengan jelas menunjukkan bahawa ia adalah mengenai radiasi dan bukan mengenai bahan kimia yang tidak menentu. Impak merebak dalam bentuk balok selari yang sempit - sebaik sahaja akar yang mendorong sedikit terpesong ke sisi, kesannya hilang. Ia juga hilang ketika piring kaca diletakkan di antara akar. Tetapi jika piring itu terbuat dari kuarza, kesannya berterusan! Ini menunjukkan bahawa sinaran adalah ultraviolet. Kemudian, batas spektrumnya ditetapkan dengan lebih tepat - 190-330 nm, dan intensiti rata-rata dianggarkan 300-1000 foton / s per sentimeter persegi. Dengan kata lain, radiasi mitogenetik yang ditemui oleh Gurvich adalah ultraviolet sederhana dan dekat dengan intensiti yang sangat rendah. (Menurut data moden, intensitasnya lebih rendah - ia berada pada urutan puluhan foton per sentimeter persegi.)
Gambar: 3 Perwakilan grafik kesan empat eksperimen. Arah positif (di atas paksi abscissa) bermaksud dominasi mitosis pada sisi yang disinari.
Soalan semula jadi: bagaimana dengan ultraviolet spektrum suria, adakah ia mempengaruhi pembahagian sel? Dalam eksperimen, kesan seperti itu dikecualikan: dalam buku karya A. G. Gurvich dan L. D. Gurvich "Mitogenetik radiasi" (M., Medgiz, 1945), di bahagian cadangan metodologi, jelas menunjukkan bahawa tingkap semasa eksperimen harus ditutup, di makmal tidak boleh ada api terbuka dan sumber percikan api. Di samping itu, eksperimen semestinya disertakan dengan kawalan. Walau bagaimanapun, perlu diperhatikan bahawa intensiti UV matahari jauh lebih tinggi, oleh itu, kesannya terhadap objek hidup di alam, kemungkinan besar, sama sekali berbeza.
Kerja mengenai topik ini menjadi lebih intensif setelah peralihan A. G. Gurvich pada tahun 1925 di Universiti Moscow - dia dilantik sebulat suara ketua Jabatan Histologi dan Embriologi Fakulti Perubatan. Sinaran mitogenetik dijumpai pada sel ragi dan bakteria, telur telur landak dan amfibi, kultur tisu, sel tumor ganas, saraf (termasuk akson terpencil) dan sistem otot, dan darah organisma yang sihat. Seperti yang dapat dilihat dari penyenaraian, tisu-tisu yang tidak mudah pecah juga keluar - mari kita ingat fakta ini.
Gangguan perkembangan larva landak yang disimpan di dalam kapal kuarza tertutup di bawah pengaruh radiasi mitogenetik kultur bakteria yang berpanjangan pada 30-an abad XX dikaji oleh J. dan M. Magra di Institut Pasteur. (Hari ini, kajian serupa dengan embrio ikan dan amfibi sedang dilakukan di Fakulti Biologi Universiti Negeri Moscow oleh A. B.
Satu lagi persoalan penting yang diajukan oleh penyelidik pada tahun-tahun yang sama: sejauh mana tindakan penyinaran merebak pada tisu hidup? Pembaca akan ingat bahawa kesan tempatan diperhatikan dalam percubaan dengan akar bawang. Adakah, selain dia, juga aksi jarak jauh? Untuk membuktikannya, eksperimen model dilakukan: dengan penyinaran tabung panjang yang diisi dengan larutan glukosa, pepton, asid nukleik dan biomolekul lain, radiasi disebarkan melalui tiub. Kelajuan penyebaran sinaran sekunder yang disebut adalah sekitar 30 m / s, yang mengesahkan andaian mengenai sifat kimia-radiasi proses. (Dalam istilah moden, biomolekul, menyerap foton UV, berpendar, memancarkan foton dengan panjang gelombang yang lebih panjang. Foton, pada gilirannya, menimbulkan perubahan kimia berikutnya.)dalam beberapa eksperimen, penyebaran radiasi diperhatikan sepanjang keseluruhan objek biologi (contohnya, pada akar panjang busur yang sama).
Gurvich dan rakan-rakannya juga menunjukkan bahawa sinaran ultraviolet yang sangat lemah dari sumber fizikal juga mendorong pembahagian sel di akar bawang, seperti halnya induktor biologi.
Foton sedang bergerak
Dari mana datangnya sinaran UV dalam sel hidup? A. G. Gurvich dan rakan sekerja mencatatkan spektrum reaksi redoks anorganik dan enzimatik dan sederhana dalam eksperimen mereka. Untuk beberapa waktu, persoalan mengenai sumber radiasi mitogenetik tetap terbuka. Tetapi pada tahun 1933, setelah penerbitan hipotesis ahli fotokimia V. Frankenburger, keadaan dengan asal foton intraselular menjadi jelas. Frankenburger percaya bahawa sumber kemunculan quanta ultraviolet bertenaga tinggi adalah tindakan penggabungan radikal bebas yang jarang berlaku semasa proses kimia dan biokimia dan, disebabkan oleh jarangnya, tidak mempengaruhi keseimbangan keseluruhan tindak balas tenaga.
Tenaga yang dikeluarkan semasa penggabungan radikal diserap oleh molekul substrat dan dipancarkan dengan ciri spektrum molekul ini. Skim ini diperhalusi oleh N. N. Semyonov (pemenang Nobel masa depan) dan dalam bentuk ini dimasukkan dalam semua artikel dan monograf berikutnya mengenai mitogenesis. Kajian moden mengenai chemiluminescence sistem hidup telah mengesahkan kebenaran pandangan ini, yang diterima umum hari ini. Inilah satu contoh: kajian protein pendarfluor.
Sudah tentu, pelbagai ikatan kimia diserap dalam protein, termasuk ikatan peptida - pada ultraviolet tengah (paling intensif - 190-220 nm). Tetapi asid amino aromatik, terutama triptofan, relevan untuk kajian pendarfluor. Ia mempunyai maksimum penyerapan pada 280 nm, fenilalanin pada 254 nm dan tirosin pada 274 nm. Menyerap kuanta ultraviolet, asid amino ini kemudian memancarkannya dalam bentuk radiasi sekunder - secara semula jadi, dengan panjang gelombang yang lebih panjang, dengan ciri spektrum keadaan protein tertentu. Lebih-lebih lagi, jika sekurang-kurangnya satu residu triptofan ada di dalam protein, maka hanya akan mengalir - tenaga yang diserap oleh residu tirosin dan fenilalanin diagihkan semula kepadanya. Spektrum pendarfluor residu triptofan sangat bergantung kepada persekitaran - sama ada residu, katakanlah, dekat permukaan globule atau di dalamnya, dll.dan spektrum ini berbeza dalam jalur 310-340 nm.
A. G. Gurvich dan rakan-rakannya menunjukkan dalam eksperimen model mengenai sintesis peptida bahawa proses rantai yang melibatkan foton boleh menyebabkan pembelahan (fotodisosiasi) atau sintesis (fotosintesis). Reaksi fotodisosiasi disertai oleh radiasi, sementara proses fotosintesis tidak memancarkan.
Sekarang menjadi jelas mengapa semua sel mengeluarkan, tetapi semasa mitosis - terutamanya kuat. Proses mitosis memerlukan tenaga. Lebih-lebih lagi, jika dalam sel yang semakin meningkat, pengumpulan dan pengeluaran tenaga berjalan selari dengan proses asimilasi, maka semasa mitosis, tenaga yang disimpan oleh sel dalam interphase hanya akan habis. Pemecahan struktur intraselular yang kompleks (contohnya, cengkerang inti) dan penciptaan yang baru yang boleh diterbalikkan yang memerlukan tenaga - misalnya, lapisan super kromatin.
A. G. Gurvich dan rakan-rakannya juga melakukan kerja pendaftaran radiasi mitogenetik menggunakan kaunter foton. Sebagai tambahan kepada makmal Gurvich di Leningrad IEM, kajian ini juga dilakukan di Leningrad, di Phystech di bawah A. F. Ioffe, diketuai oleh G. M. Frank, bersama dengan ahli fizik Yu. B. Khariton dan S. F. Rodionov.
Di Barat, pakar terkenal seperti B. Raevsky dan R. Oduber terlibat dalam pendaftaran radiasi mitogenetik menggunakan tiub fotomultiplier. Kita juga harus mengingati G. Barth, seorang pelajar ahli fizik terkenal W. Gerlach (pengasas analisis spektrum kuantitatif). Bart bekerja selama dua tahun di makmal A. G. Gurvich dan meneruskan penyelidikannya di Jerman. Dia memperoleh hasil positif yang dapat dipercayai bekerja dengan sumber biologi dan kimia, dan sebagai tambahan, memberikan sumbangan penting kepada metodologi untuk mengesan sinaran ultra-lemah. Barth melakukan penentukuran kepekaan awal dan pemilihan photomultipliers. Hari ini, prosedur ini adalah wajib dan rutin bagi setiap orang yang terlibat dalam mengukur fluks cahaya yang lemah. Namun, justru pengabaian ini dan beberapa syarat lain yang diperlukan yang menghalang sebilangan penyelidik sebelum perang memperoleh hasil yang meyakinkan.
Hari ini, data yang mengagumkan mengenai pendaftaran radiasi superweak dari sumber biologi telah diperoleh di International Institute of Biophysics (Jerman) di bawah pimpinan F. Popp. Namun, sebilangan penentangnya sangsi dengan karya-karya ini. Mereka cenderung mempercayai bahawa biofoton adalah produk sampingan metabolik, sejenis bunyi ringan yang tidak mempunyai makna biologi. "Pelepasan cahaya adalah fenomena yang benar-benar semula jadi dan dapat dilihat sendiri yang menyertai banyak reaksi kimia," menekankan ahli fizik Rainer Ulbrich dari University of Göttingen. Ahli biologi Gunther Rothe menilai keadaan dengan cara berikut: “Biofoton wujud tanpa keraguan - hari ini ini jelas disahkan oleh alat yang sangat sensitif yang ada dalam bidang fizik moden. Mengenai tafsiran Popp (kita bicarakanbahawa kromosom sepatutnya memancarkan foton yang koheren. - Nota. Ed.), Maka ini adalah hipotesis yang indah, tetapi pengesahan eksperimen yang dicadangkan masih belum mencukupi untuk mengetahui kesahihannya. Sebaliknya, kita mesti mengambil kira bahawa sangat sukar untuk mendapatkan bukti dalam kes ini, kerana, pertama, intensiti sinaran foton ini sangat rendah, dan kedua, kaedah klasik untuk mengesan cahaya laser yang digunakan dalam fizik sukar diterapkan di sini.dan kedua, kaedah klasik untuk mengesan cahaya laser yang digunakan dalam fizik sukar diterapkan di sini”.dan kedua, kaedah klasik untuk mengesan cahaya laser yang digunakan dalam fizik sukar diterapkan di sini”.
Ketidakseimbangan terkawal
Fenomena peraturan dalam protoplasma A. G. Gurvich mula berspekulasi setelah eksperimen awalnya dalam menyentrifugasi telur amfibia dan echinoderm yang disenyawakan. Hampir 30 tahun kemudian, ketika memahami hasil eksperimen mitogenetik, topik ini mendapat dorongan baru. Gurvich yakin bahawa analisis struktur substrat bahan (sekumpulan biomolekul) yang bertindak balas terhadap pengaruh luaran, tanpa mengira keadaan fungsinya, tidak bermakna. A. G. Gurvich merumuskan teori fisiologi protoplasma. Intinya adalah bahawa sistem hidup mempunyai alat molekul khusus untuk penyimpanan tenaga, yang pada dasarnya tidak ada ketenangan. Dalam bentuk umum, ini adalah penegasan idea bahawa kemasukan tenaga diperlukan untuk tubuh bukan hanya untuk pertumbuhan atau prestasi kerja, tetapi terutama untuk mempertahankan keadaan itu,yang kita namakan hidup.
Para penyelidik menarik perhatian kepada kenyataan bahawa ledakan radiasi mitogenetik semestinya diperhatikan ketika aliran tenaga terbatas, yang mempertahankan tahap metabolisme tertentu dari sistem hidup. (Dengan "mengehadkan aliran tenaga" harus difahami penurunan dalam aktiviti sistem enzimatik, penekanan pelbagai proses pengangkutan transmembran, penurunan tahap sintesis dan penggunaan sebatian bertenaga tinggi - iaitu, setiap proses yang menyediakan sel dengan tenaga - misalnya, semasa penyejukan balik objek atau dengan anestesia ringan.) Gurvich merumuskan konsep formasi molekul yang sangat labil dengan peningkatan potensi tenaga, sifat tidak seimbang dan disatukan oleh fungsi bersama. Dia memanggil mereka buruj molekul bukan keseimbangan (NMC).
A. G. Gurvich percaya bahawa itu adalah perpecahan NMC, gangguan organisasi protoplasma, yang menyebabkan ledakan radiasi. Di sini dia memiliki banyak persamaan dengan idea A. Szent-Györgyi mengenai penghijrahan tenaga di sepanjang tahap tenaga kompleks protein secara umum. Idea serupa untuk membuktikan sifat radiasi "biophotonic" kini dinyatakan oleh F. Popp - dia menyebut kawasan eksitasi yang berpindah "polariton". Dari sudut pandang fizik, tidak ada perkara yang luar biasa di sini. (Struktur intraselular mana yang diketahui sekarang yang sesuai untuk peranan NMC dalam teori Gurvich - latihan intelektual ini akan diserahkan kepada pembaca.)
Telah ditunjukkan secara eksperimental bahawa radiasi juga terjadi ketika suatu substrat dipengaruhi secara mekanik - semasa sentrifugasi atau penerapan voltan lemah. Ini memungkinkan untuk mengatakan bahawa NMC juga memiliki susunan spasial, yang terganggu oleh pengaruh mekanikal dan oleh batasan aliran tenaga.
Pada pandangan pertama, dapat dilihat bahawa NMC, yang keberadaannya bergantung pada aliran masuk tenaga, sangat mirip dengan struktur disipatif yang timbul dalam sistem takwilibrium termodinamik, yang ditemui oleh pemenang Nobel I. R. Prigogine. Walau bagaimanapun, sesiapa sahaja yang telah mengkaji struktur seperti itu (contohnya, reaksi Belousov-Zhabotinsky) tahu dengan baik bahawa ia tidak dihasilkan sama sekali dari pengalaman ke pengalaman, walaupun watak umum mereka tetap ada. Selain itu, mereka sangat peka terhadap perubahan sedikit pun dari parameter tindak balas kimia dan keadaan luaran. Semua ini bermaksud bahawa kerana benda hidup juga merupakan formasi bukan keseimbangan, mereka tidak dapat mengekalkan kestabilan dinamik unik organisasi mereka hanya kerana aliran tenaga. Faktor pesanan tunggal sistem juga diperlukan. Faktor ini A. G. Gurvich menyebutnya bidang biologi.
Gurvich menghubungkan sumber medan dengan pusat sel, kemudian dengan inti, dan dalam versi terakhir teori dengan kromosom. Menurutnya, ladang berasal dari transformasi (sintesis) kromatin, dan wilayah kromatin dapat menjadi sumber ladang hanya berada di bidang jiran, yang sudah ada di negeri ini. Bidang objek secara keseluruhan, menurut idea Gurvich kemudian, ada sebagai jumlah bidang sel.
Dalam ringkasan ringkas, versi terakhir teori bidang biologi (selular) kelihatan seperti ini. Medan mempunyai vektor, bukan kekuatan, watak. (Kami mengingatkan anda: medan daya adalah kawasan ruang, di setiap titik di mana daya tertentu bertindak pada objek ujian yang diletakkan di dalamnya; misalnya, medan elektromagnetik. Medan vektor adalah kawasan ruang, di setiap titik vektor tertentu diberikan, misalnya, vektor halaju zarah dalam bendalir bergerak Molekul yang berada dalam keadaan teruja dan dengan itu mempunyai lebihan tenaga jatuh di bawah tindakan medan vektor. Mereka memperoleh orientasi baru, ubah bentuk atau bergerak di lapangan bukan dengan mengorbankan energinya (yaitu, tidak sama seperti yang terjadi dengan zarah bermuatan di medan elektromagnetik), tetapi dengan menghabiskan tenaga potensinya sendiri. Sebahagian besar tenaga ini ditukar menjadi tenaga kinetik; apabila lebihan tenaga dihabiskan dan molekul kembali ke keadaan tidak bersemangat, kesan medan di atasnya berhenti. Akibatnya, susunan spatio-temporal terbentuk di medan selular - NMC terbentuk, dicirikan oleh peningkatan potensi tenaga.
Dalam bentuk ringkas, perbandingan berikut dapat menjelaskan perkara ini. Sekiranya molekul-molekul yang bergerak di dalam sel adalah kereta, dan lebihan tenaga mereka adalah petrol, maka bidang biologi membentuk lekatan dari medan di mana kereta-kereta itu bergerak. Mematuhi "kelegaan", molekul dengan ciri tenaga yang serupa membentuk NMC. Mereka, seperti yang telah disebutkan, disatukan bukan hanya dengan semangat, tetapi juga oleh fungsi umum, dan ada, pertama, disebabkan oleh kemasukan tenaga (kereta tidak dapat pergi tanpa petrol), dan kedua, disebabkan oleh tindakan pesanan bidang biologi (off-road kereta tidak akan melintas). Molekul individu sentiasa masuk dan meninggalkan NMC, tetapi keseluruhan NMC tetap stabil sehingga nilai aliran tenaga yang memakannya berubah. Dengan penurunan nilainya, NMC terurai, dan tenaga yang tersimpan di dalamnya dibebaskan.
Sekarang mari kita bayangkan bahawa di kawasan tisu hidup tertentu aliran masuk tenaga telah menurun: kerosakan NMC menjadi lebih kuat, oleh itu, intensiti radiasi telah meningkat, yang mengawal mitosis. Sudah tentu, radiasi mitogenetik berkait rapat dengan medan - walaupun ia bukan sebahagian daripadanya! Seperti yang kita ingat, semasa pembusukan (penyebaran) tenaga berlebihan dikeluarkan, yang tidak digerakkan di NMC dan tidak terlibat dalam proses sintesis; tepatnya kerana di kebanyakan sel, proses asimilasi dan penyebaran berlaku secara serentak, walaupun dalam perkadaran yang berbeza, sel-sel tersebut mempunyai ciri khas mitogenetik. Perkara yang sama berlaku dengan aliran tenaga: medan tidak mempengaruhi intensiti mereka secara langsung, tetapi, membentuk "pelepasan" spasial, dapat mengatur arah dan pengedarannya dengan berkesan.
A. G. Gurvich mengusahakan versi terakhir teori lapangan selama tahun-tahun perang yang sukar. "Teori bidang biologi" diterbitkan pada tahun 1944 (Moscow: Sains Soviet) dan dalam edisi berikutnya dalam bahasa Perancis - pada tahun 1947. Teori bidang biologi selular telah menimbulkan kritikan dan salah faham bahkan di kalangan penyokong konsep sebelumnya. Teguran utama mereka adalah bahawa Gurvich didakwa meninggalkan idea keseluruhan, dan kembali kepada prinsip interaksi unsur-unsur individu (iaitu bidang sel individu), yang dia sendiri tolak. Dalam artikel "Konsep" keseluruhan "berdasarkan teori bidang selular" (Koleksi "Bekerja pada mitogenesis dan teori bidang biologi." M.: Rumah penerbitan AMN, 1947) A. G. Gurvich menunjukkan bahawa ini tidak berlaku. Oleh kerana medan yang dihasilkan oleh sel individu melampaui had mereka,dan vektor medan dijumlahkan pada setiap titik di ruang mengikut peraturan penambahan geometri, konsep baru membuktikan konsep bidang "sebenarnya". Sebenarnya, ini adalah bidang integral dinamik dari semua sel organ (atau organisma), yang berubah dari masa ke masa dan mempunyai sifat keseluruhan.
Sejak tahun 1948, A. G. Gurvich terpaksa berkonsentrasi terutamanya dalam bidang teori. Selepas sesi VASKhNIL pada bulan Ogos, dia tidak melihat peluang untuk terus bekerja di Institut Perubatan Eksperimental Akademi Sains Perubatan Rusia (pengarahnya sejak dia ditubuhkan sejak tahun 1945), dan pada awal September dia melamar Presidium Akademi untuk bersara. Pada tahun-tahun terakhir hidupnya, dia menulis banyak karya mengenai pelbagai aspek teori bidang biologi, biologi teori, dan metodologi penyelidikan biologi. Gurvich menganggap karya-karya ini sebagai bab dari satu buku, yang diterbitkan pada tahun 1991 dengan judul "Prinsip Biologi Analitik dan Teori Bidang Sel" (Moscow: Nauka).
Empati tanpa pemahaman
Hasil karya A. G. Gurvich mengenai mitogenesis sebelum Perang Dunia II sangat popular di negara kita dan di luar negara. Di makmal Gurvich, proses karsinogenesis dikaji secara aktif, khususnya, menunjukkan bahawa darah pesakit barah, tidak seperti darah orang yang sihat, bukan merupakan sumber radiasi mitogenetik. Pada tahun 1940 A. G. Gurvich dianugerahkan Hadiah Negara untuk karyanya dalam kajian mitogenetik mengenai masalah barah. Konsep "lapangan" Gurvich tidak pernah mendapat populariti yang luas, walaupun selalu menimbulkan minat yang kuat. Tetapi minat terhadap karya dan laporannya sering kali dangkal. A. A. Lyubishchev, yang selalu menggelarkan dirinya sebagai pelajar A. G. Gurvich, menggambarkan sikap ini sebagai "simpati tanpa memahami."
Pada zaman kita, rasa simpati telah digantikan oleh permusuhan. Sumbangan yang signifikan untuk mendiskreditkan idea A. G. Gurvich diperkenalkan oleh beberapa calon pengikut, yang menafsirkan pemikiran saintis itu "menurut pemahaman mereka sendiri." Tetapi perkara utama adalah tidak sama. Idea Gurvich ternyata berada di luar jalan yang diambil oleh biologi "ortodoks". Selepas penemuan heliks berganda, perspektif baru dan menarik muncul di hadapan penyelidik. Rantai "gen - protein - tanda" tertarik dengan konkritnya, nampaknya mudah memperoleh hasilnya. Secara semula jadi, biologi molekul, genetik molekul, biokimia menjadi arus perdana, dan proses kawalan bukan genetik dan bukan enzim dalam sistem hidup secara beransur-ansur didorong ke pinggiran sains, dan kajian mereka mula dianggap pekerjaan yang meragukan, sembrono.
Bagi cabang biologi fizikokimia dan molekul moden, pemahaman mengenai integriti adalah asing, yang mana A. G. Gurvich menganggapnya sebagai hak asasi makhluk hidup. Sebaliknya, pemisahan secara praktikal disamakan dengan memperoleh pengetahuan baru. Keutamaan diberikan kepada penyelidikan dari sisi kimia fenomena. Dalam kajian kromatin, penekanan dialihkan ke struktur primer DNA, dan di dalamnya mereka lebih suka melihat gen. Walaupun ketidakseimbangan proses biologi diakui secara formal, tidak ada yang memberikannya peranan penting: sebahagian besar karya bertujuan untuk membezakan antara "hitam" dan "putih", kehadiran atau ketiadaan protein, aktiviti atau ketidakaktifan gen. (Tidak semestinya termodinamik di kalangan pelajar universiti biologi adalah salah satu cabang fizik yang paling tidak disukai dan kurang dirasakan.) Apa yang telah kita hilang dalam setengah abad selepas Gurvich,betapa besar kerugiannya - masa depan sains akan memberi jawapannya.
Mungkin, biologi masih belum mengasimilasikan idea mengenai integriti asas dan ketidakseimbangan hidupan, mengenai prinsip susunan tunggal yang memastikan integriti ini. Dan mungkin idea Gurvich masih maju, dan sejarahnya baru bermula.
O. G. Gavrish, calon sains biologi
"Kimia dan Kehidupan - Abad XXI"
